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冷却塔定向拆除时剩余支柱的轴力计算方法

哈尔滨工业大学学报 2024年第2期56卷 10-17页

作者：查晓雄汪凯超陈德劲哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境工程学院广东深圳518055

为了使冷却塔的定向拆除更加安全可控,对冷却塔保留柱轴向力的计算方法展开研究。根据力的相似关系给出支柱轴向力与其Z向力之间的关系式,基于平截面假定推导保留柱Z向力的计算公式;利用有限元研究环梁和支柱的弹性模量、支柱高度、保... 详细信息

为了使冷却塔的定向拆除更加安全可控,对冷却塔保留柱轴向力的计算方法展开研究。根据力的相似关系给出支柱轴向力与其Z向力之间的关系式,基于平截面假定推导保留柱Z向力的计算公式;利用有限元研究环梁和支柱的弹性模量、支柱高度、保留柱数量以及相邻柱柱顶所对应的圆心角5种参数对保留柱Z向力的影响;根据有限元的结果对保留柱Z向力的计算公式进行修正,并研究修正后公式的适用性。结果表明:爆破后的冷却塔在所有保留柱上并不满足平截面假定;在实际工程范围内,上述5种参数不影响保留柱Z向力的分布规律为Z向力沿着y轴方向上的分布形态始终“两端受压,中间受拉”,且保留柱中的最大压力始终出现在第n排保留柱上,最大拉力始终出现在第(n-4)排保留柱上;当爆破圆心角为200°~240°时,修正后计算值的相对误差在21%以内,且该公式在不同冷却塔上具有良好的适用性。保留柱轴向力的计算公式从力学角度为冷却塔的拆除提供了理论支撑,增加了拆除工作的安全性。

关键词：自然通风冷却塔钢筋混凝土结构建筑拆除爆破拆除轴力

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一种新的估计非高斯分布含水层渗透系数场的方法

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水文地质工程地质 2024年第3期51卷 23-33页

作者：孙猛骆乾坤孔志伟郭明刘明力钱家忠合肥工业大学资源与环境工程学院安徽合肥230009

集合卡尔曼滤波(ensemble Kalman filter,EnKF)是最流行的数据同化方法之一。然而,在处理非高斯问题时,EnKF存在局限性。为了解决非高斯问题并准确描述含水介质连通性,将正态分数变换(normal-score transformation,NST)与多重数据同化... 详细信息

集合卡尔曼滤波(ensemble Kalman filter,EnKF)是最流行的数据同化方法之一。然而,在处理非高斯问题时,EnKF存在局限性。为了解决非高斯问题并准确描述含水介质连通性,将正态分数变换(normal-score transformation,NST)与多重数据同化集合平滑器(ensemble smoother with multiple data assimilation,ES-MDA)相结合,提出NS-ES-MDA方法。通过对比实验,验证了NS-ES-MDA方法估计非高斯分布含水层渗透系数场的有效性。相较于重启正态分数集合卡尔曼滤波器(restart normal-score ensemble Kalman filter,rNS-EnKF)方法,NS-ES-MDA在吸收相同数据后,参数估计精度提升约34%,计算效率提升约35%。此外,NS-ES-MDA方法受“异参同效”现象的影响较小,具有较强的更新能力,能够保障得到较准确的参数估计值。研究可为非高斯分布含水层参数估计提供一种有效的求解方法。

关键词：数据同化非高斯场参数估计集合平滑器正态分数变换渗透系数

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基于集合平滑数据同化与直接采样法融合水文地球物理数据刻画裂隙网络分布

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水文地质工程地质 2024年第4期51卷 88-100页

作者：焦婷婷邓亚平钱家忠骆乾坤合肥工业大学资源与环境工程学院安徽合肥230009

刻画裂隙含水层在地下水污染、地热、油气资源开采等研究中起关键作用。由于裂隙介质的强非均质性,其渗透率场一般呈现出显著的非高斯特性,该特性给水文地质参数的推估带来了极大的困难与挑战。为解决裂隙介质参数推估难的问题,本研究... 详细信息

刻画裂隙含水层在地下水污染、地热、油气资源开采等研究中起关键作用。由于裂隙介质的强非均质性,其渗透率场一般呈现出显著的非高斯特性,该特性给水文地质参数的推估带来了极大的困难与挑战。为解决裂隙介质参数推估难的问题,本研究利用集合平滑数据同化与直接采样法融合水文地球物理数据推估裂隙介质参数场,设计多个数值算例,探究该数据同化框架刻画裂隙介质参数场的有效性,分析同化3种不同类型的观测数据对参数推估结果的影响,并探讨裂隙密度以及观测井的数量对参数推估效果的影响。研究结果表明:(1)基于集合平滑数据同化与直接采样法融合水文地球物理数据的方法,可有效地推估裂隙介质水文地质参数空间分布;(2)对比3种类型的观测数据推估结果,可知同时融合水头和自然电位观测数据(水文地球物理数据)的参数推估效果最佳;(3)研究区的裂隙密度以及观测井的数量同样对数据同化结果产生影响,因此建议在实际应用中应选择合理的观测井数量从而获得最优的参数推估方案。该研究可为裂隙介质参数场的刻画提供一种有效的方法,进一步为裂隙水资源的开发和管理提供可靠的理论依据。

关键词：裂隙水文地球物理方法数据同化多点地质统计参数推估

深部开采地表移动延续时间预测模型及其参数分析

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岩土力学 2024年第2期45卷 577-587页

作者：张亮亮程桦姚直书王晓健安徽理工大学土木建筑学院安徽淮南232001 安徽大学资源与环境工程学院安徽合肥230022

基于改进Knothe时间模型,根据地表移动延续时间定义,建立能够综合考虑采高、平均采深、松散层厚度、基岩层厚度和开采速度等因素的深部开采地表移动延续时间理论预测模型,并根据概率积分法给出了模型参数确定方法。采用24个深部工作面... 详细信息

基于改进Knothe时间模型,根据地表移动延续时间定义,建立能够综合考虑采高、平均采深、松散层厚度、基岩层厚度和开采速度等因素的深部开采地表移动延续时间理论预测模型,并根据概率积分法给出了模型参数确定方法。采用24个深部工作面开采地表移动延续时间监测数据对预测模型的合理性和精确性进行验证。结果表明:地表移动延续时间模型预测结果与24个工作面监测结果基本吻合,两者平均绝对误差仅38 d,均方根误差仅为47 d,平均绝对误差百分比仅为9%,远小于现有3种经验模型的预测误差,验证了地表移动延续时间预测模型的精确性;地表移动延续时间受采高、平均采深、松散层厚度、基岩层厚度和开采速度的影响,随采高的增加而非线性增加,随平均采深、松散层厚度、基岩层厚度的增加而线性增加,但随开采速度的增加而非线性减小。该研究可为深部开采地表移动变形稳定性评估和科学制定开采计划提供理论指导。

关键词：地表移动延续时间改进Knothe时间模型预测动态沉降开采速度

长江流域溶解性有机质光谱特征及其对自然和人为活动的响应

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环境科学 2024年

作者：张子寒陈星李海彬谢发之付心怡马天启董想何茜郑刘根安徽大学资源与环境工程学院安徽省矿山生态修复工程实验室安徽建筑大学环境与能源工程学院

溶解性有机质（DOM）参与许多生物地球化学过程，在水生生态系统扮演重要角色。长江上中下游土地利用类型差异显著，在长距离运移中，DOM的分布特征和光学特性及其对自然和人为活动的响应差异较大。论文系统采集长江流域上中下游84个水... 详细信息

溶解性有机质（DOM）参与许多生物地球化学过程，在水生生态系统扮演重要角色。长江上中下游土地利用类型差异显著，在长距离运移中，DOM的分布特征和光学特性及其对自然和人为活动的响应差异较大。论文系统采集长江流域上中下游84个水体样品，采用紫外-可见光谱（UV-vis）、三维荧光光谱结合荧光区域积分（FRI）和平行因子分析（PARAFAC）解析了长江流域DOM的分布和组分特征，并探讨了DOM对自然和人为活动的响应。结果表明：①长江流域ρ（DOC）平均值为3.17 mg·L-1，上、中、下游ρ（DOC）平均值分别为2.75、3.24、4.83 mg·L-1，呈上升趋势；②FRI显示，长江流域DOM中类腐植酸(PⅤ)相对丰度最高，平均值为60.77%，PARAFAC解析出3种荧光组分，分别为C1（UAC类腐殖质）、C2（类色氨酸）和C3（UV类腐殖质）；③长江流域DOM总体受微生物源和陆源共同输入影响，上游DOM生物源指数（BIX）较低，以陆源输入为主；中游DOM中芳香物质、疏水性组分较多，表现为强腐殖质和微弱新进自生源特征；下游DOM相对分子质量小，自生源特征明显，受微生物活动影响显著。研究结果有助于在区域尺度上准确识别DOM的生物地球化学循环，为长江流域水资源管理和水环境保护提供依据。

关键词：溶解性有机质(DOM) 三维荧光光谱紫外-可见光谱长江流域平行因子法(PARAFAC) 区域积分法

铜陵某废弃硫铁矿区土壤重金属污染特征及来源解析

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环境科学 2024年第1期45卷 407-416页

作者：李如忠刘宇昊黄言欢吴鸿飞合肥工业大学资源与环境工程学院合肥230009 安徽文川环保有限公司铜陵244002

为弄清铜陵市某硫铁矿开采对周边土壤重金属污染影响,在露天采矿场、农田、山林、村庄和河道等,采集50个点位表层土壤和沉积物样,分析Zn、Cr、Cu、Pb、Ni、Cd和As含量,解析土壤重金属空间分布特征,评估重金属污染程度和潜在生态风险水平... 详细信息

为弄清铜陵市某硫铁矿开采对周边土壤重金属污染影响,在露天采矿场、农田、山林、村庄和河道等,采集50个点位表层土壤和沉积物样,分析Zn、Cr、Cu、Pb、Ni、Cd和As含量,解析土壤重金属空间分布特征,评估重金属污染程度和潜在生态风险水平,并识别土壤重金属污染来源.结果表明,矿区土壤呈弱酸性(pH均值为6.32),除Ni元素外,其他重金属含量都超过铜陵市土壤背景值,且河流沉积物中Ni和Cd富集较为明显.根据内梅罗污染指数,判定Pb和As总体处于重度污染,Cu和Cd为中度污染,其他元素为轻污染或无污染;不同用地类型综合污染指数排序为:采矿场>河道>山林>农田>村庄,其中采矿场和河道属于重度污染,林地以中度污染为主,农田和村庄以轻度污染为主.Pb、As和Cd均属于中等生态风险,潜在生态风险指数贡献率分别为33.27%、27.39%和20.22%,远大于其他4种元素;不同用地类型潜在生态风险指数排序结果与综合污染指数相同,其中采矿场和河道属于高风险水平,林地为中等风险,其余为轻微风险.相关性分析、主成分分析(PCA)和正定矩阵因子分解模型(PMF)所得结果一致,初步判定Zn、Cu、Pb、Cd和As主要来自硫铁矿开采活动,Cr主要来自成土母质和农业生产,Ni主要受成土母质和硫铁矿开采活动的共同影响.

关键词：硫铁矿区土壤重金属污染潜在生态风险评价来源解析铜陵市

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微生物加固技术研究进展

水文地质工程地质 2024年第5期51卷 231-244页

作者：王楠王琼叶为民陈永贵许龙苏薇同济大学土工程学院上海200092 合肥工业大学资源与环境工程学院安徽合肥230009

生物加固是工程地质领域近年来发展起来的一个新分支,微生物诱导碳酸钙沉淀(microbially induced calcite precipitation,MICP)加固技术是常用的方法之一。MICP加固技术是借助自然界广泛存在的微生物,利用其代谢活动诱导产生具有胶结作... 详细信息

生物加固是工程地质领域近年来发展起来的一个新分支,微生物诱导碳酸钙沉淀(microbially induced calcite precipitation,MICP)加固技术是常用的方法之一。MICP加固技术是借助自然界广泛存在的微生物,利用其代谢活动诱导产生具有胶结作用和充填作用的碳酸钙沉淀,从而达到提高土体强度、降低土体渗透性、改善土体工程性能的目的。近20年来,MICP加固技术在理论研究、模型试验及现场试验方面已取得了许多重要成果。为推进对MICP加固技术的认识及研究,文章基于MICP加固技术目前取得的研究进展,进行了文献调研与分析,系统介绍了MICP技术的加固机理及影响因素,归纳分析了MICP加固技术的应用实例,在此基础上深刻分析了MICP技术目前存在的问题和挑战。结果如下:(1)MICP的加固机理是在微生物诱导矿化作用基础上产生的碳酸钙沉淀对土体的充填作用、覆膜作用和胶结作用;(2)MICP固化效果的影响因素主要有:菌液及胶结液的性质、pH值、温度、土体类型、注入技术等,以上影响因素均可以通过影响碳酸钙的形成及胶结效果来影响MICP的固化效果;(3)MICP加固技术在土体加固、抗裂防渗、防风抗蚀、修复污染水土等方面展现出了巨大的潜力;(4)MICP加固技术目前仍存在一些问题,包括固化均匀性、土体耐久性、经济效益、环境安全与可持续性等方面,为解决这些问题,需要进一步综合微生物学、土力学、材料科学、环境科学等多个学科进行深入研究。相关探讨有助于加深对MICP加固技术的理解,推动MICP加固技术在工程地质领域的发展及应用推广。

关键词：微生物固化微生物诱导碳酸钙沉淀加固机理工程应用

融合成矿过程数值模拟信息的三维成矿预测方法研究:以安徽宣城茶亭地区为例

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矿物岩石地球化学通报 2024年第2期43卷 446-458页

作者：谢先岗李晓晖袁峰叶胜飞陈宇恒合肥工业大学资源与环境工程学院合肥230009

茶亭地区位于长江中下游成矿带南陵-宣城矿集区东北部,近年来陆续发现了多个斑岩型和矽卡岩型矿床,显示深部具有很好的热液矿床成矿潜力。目前传统的矿产勘查方法对区内隐伏矿的勘查效果不佳,制约了进一步的找矿突破。三维成矿预测是近... 详细信息

茶亭地区位于长江中下游成矿带南陵-宣城矿集区东北部,近年来陆续发现了多个斑岩型和矽卡岩型矿床,显示深部具有很好的热液矿床成矿潜力。目前传统的矿产勘查方法对区内隐伏矿的勘查效果不佳,制约了进一步的找矿突破。三维成矿预测是近年来隐伏矿找矿的重要手段之一,但三维预测信息的缺乏在一定程度上制约了该方法的预测效果。三维成矿过程数值模拟方法能为三维成矿预测方法提供新的预测信息,但对多元数值模拟信息的联合应用以及对三维成矿预测方法的支持能力等均有待深入研究。本文以安徽宣城茶亭地区为例,在力-热-流多场耦合的条件下对热液成矿过程进行三维数值模拟;通过将体应变增量、剪切应变增量等数值模拟变量信息与其他预测信息进行融合,实现深部找矿靶区的圈定。结果显示,成矿过程数值模拟方法可为三维成矿预测提供有效的预测信息,能显著提高预测能力;圈定的找矿靶区可为进一步的深部找矿勘查提供更为有效和可靠的线索和方向。

关键词：三维成矿预测成矿过程数值模拟茶亭地区

淮北石台煤矿接触变质煤速热碳化的微组构解译

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地质学报 2024年第1期98卷 280-296页

作者：安燕飞黄健欣郑硕刘丙祥林中清高贵琪安徽大学资源与环境工程学院安徽合肥230601 安徽大学现代实验技术中心安徽合肥230601

作为岩浆吞噬煤层的信息记录者和物质承载者,接触变质煤是揭示煤层速热碳化过程和机理的重要研究对象。为此,本研究采集了淮北石台煤矿不同热变质程度的接触变质煤样品,利用镜质组反射率测试、元素分析、工业分析、偏光显微镜(PLM)和扫... 详细信息

作为岩浆吞噬煤层的信息记录者和物质承载者,接触变质煤是揭示煤层速热碳化过程和机理的重要研究对象。为此,本研究采集了淮北石台煤矿不同热变质程度的接触变质煤样品,利用镜质组反射率测试、元素分析、工业分析、偏光显微镜(PLM)和扫描电镜(SEM)等实验手段,表征其微组构特征,以期揭示煤层速热碳化的机理和过程。结果显示,从未受影响煤、浅热变质煤到天然焦,样品最大镜质组反射率、灰分产率升高,氢、氮元素以及挥发分含量降低。未受影响煤显微组分以胶质结构体为主,局部发育丝质体;浅热变质煤中裂隙发育、少见脱挥发孔;靠近岩体的块状天然焦中镶嵌结构炭和脱挥发孔发育,孔径多介于20~150μm;岩体内的细脉状天然焦,主要由多孔炭和炭微球组成,富含圆形—椭圆形气孔,孔径多介于1~3μm。分析表明,趋近岩体,接触变质煤热变质程度连续增加:浅热变质煤是煤层受较弱热变质而脆性断裂的结果;天然焦是浅热变质煤热解脱挥发分和中间相化的产物;至岩体附近,天然焦被液化成多孔炭和炭微球,后二者最终被氧化为气态碳氧化物而消失。我们认为,岩浆接触变质煤速热碳化的实质就是固态煤岩被岩浆热解而中间相化、液化和氧化气化的过程。

关键词：岩浆煤镶嵌结构炭炭微球石台煤矿